一种多轴多通道数控系统运行故障分析方法技术方案

本发明专利技术涉及数据处理技术领域，具体涉及一种多轴多通道数控系统运行故障分析方法，包括：获取多个监测项目的监测数据和残缺数据点，获得标准化多维数据，获得每个监测项目的斜率序列得到协变数据集合，根据监测数据获得每个监测项目初始拟合数据；根据协变数据集合获得每个监测项目的影响权重，获得每个监测项目的每个残缺数据点的邻域趋势变化程度；根据每个监测项目的影响权重和邻域趋势变化程度获得每个监测项目的残缺数据点的修正系数；根据初始拟合数据和修正系数获得修正拟合值；使用修正拟合值结合异常分析算法完成多轴多通道数控系统的运行状态监测

【技术实现步骤摘要】
一种多轴多通道数控系统运行故障分析方法


[0001]本专利技术涉及数据处理
，具体涉及一种多轴多通道数控系统运行故障分析方法
。

技术介绍

[0002]多轴多通道数控系统是一种用于控制多个运动轴和通道的自动化控制系统，这种系统常用于自动化生产领域，通过对多个运动轴编程，分配单独通道控制或多通道控制同时执行多个运动任务，实现复杂的运动控制
。
由于涉及多个轴和通道的运动控制，使得故障分析变得更加复杂，因此需要对数控系统的运行状态实时监测进行故障定位和确定故障原因，实现故障修复与故障预防
。
[0003]在多轴多通道的数控系统中，轴位置
、
速度
、
伺服电机的施加力等需要通过
NC
编程达到协同运作，因此需要对运行状态实时监测，并提取异常数据用于故障定位和确定故障原因，实现故障修复与故障预防
。
故而使用异常检测算法例如
LOF
离群点检测对状态监测数据提取异常，因此对状态监测数据的准确度需求较高
。
但现有多轴多通道数控系统的状态监测由于传感器多
、
每种传感器采集数据时的采集时间不一致，导致在某些时间其中一些传感器进行了数据采集，但是另一些传感器没有进行数据采集，进而导致某些时间的采集的数据有残缺在对数据预处理修复时主要依靠时序的邻接值使用最小二乘法插值修复，容易造成插值修复的数据相较于其他监测呈现异常
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种多轴多通道数控系统运行故障分析方法，以解决现有的对多轴多通道数控系统的状态数据预处理修复时容易造成插值修复的数据相较于其他监测呈现异常的问题
。
[0005]本专利技术的一种多轴多通道数控系统运行故障分析方法采用如下技术方案：本专利技术一个实施例提供了一种多轴多通道数控系统运行故障分析方法，该方法包括以下步骤：采集若干个监测项目的监测数据并构成多维监测数据，根据监测数据对应的采集时刻获得每个监测项目的采集残缺时刻，采集残缺时刻对应的监测数据记为残缺数据点；将多维监测数据中任意一个监测项目记为目标监测项目；对目标监测数据标准化获得目标监测数据的标准化监测数据，根据目标监测项目的标准化监测数据的斜率获得目标监测项目中每个残缺数据点的斜率，目标监测项目的标准化监测数据的斜率和目标监测项目中所有残缺数据点的斜率构成目标监测项目的斜率序列；根据目标监测项目的斜率序列与标准化多维数据中其他监测项目的斜率序列之间的相关性，获得目标监测项目的协变数据集合；对目标监测项目和其协变数据集合中所有监测项目的残缺数据点插值，获得目标监测项目的每个残缺数据点的初始拟合数据；将目标监测项目的协变数据集合中任意一个监测项目记为参考监测项目，根据目标监测项目和参考监测项目斜率序列获得参考监测
项目对目标监测项目的影响权重；根据目标监测项目和参考监测项目在采集残缺时刻的邻域关系，获得参考监测项目在目标监测项目的采集残缺时刻的邻域趋势变化程度；根据参考监测项目的影响权重和所述采集残缺时刻的邻域趋势变化程度，获得目标监测项目的每个残缺数据点的修正系数；根据目标监测项目的残缺数据点的修正系数和初始拟合数据获得目标监测项目的修正拟合值；使用修正拟合值和监测数据获得完整监测数据，利用完整监测数据进行故障检测
。
[0006]进一步的，所述获得每个监测项目的采集残缺时刻包括：在目标监测项目的监测数据中，将目标监测项目中第个监测数据的采集时刻记为，将目标监测项目的第个监测项目的采集时刻记为；则在采集时刻区间之间的所有采集时刻记为目标监测项目的采集残缺时刻
。
[0007]进一步的，所述根据目标监测项目的标准化监测数据的斜率获得目标监测项目中每个残缺数据点的斜率包括：目标监测项目中第个标准化监测数据记为，则目标监测项目的第个标准化监测数据的斜率的计算方法为：其中，表示目标监测项目的第个标准化监测数据，表示目标监测项目的第个监测数据的采集时刻，表示目标监测项目的第个监测数据的采集时刻；使用标准化监测数据的斜率表示采集时刻区间中的所有残缺数据点的斜率
。
[0008]进一步的，所述获得目标监测项目的协变数据集合包括：将除目标监测项目以外的任意一个监测项目记为监测项目，计算目标监测项目的斜率序列和监测项目的斜率序列的皮尔逊相关系数，预设协变阈值，当目标监测项目和监测项目的斜率序列的皮尔逊相关系数满足时，记监测项目为目标监测项目的协变监测项目；目标监测项目的所有协变监测项目构成目标监测项目的协变数据集合
。
[0009]进一步的，所述获得目标监测项目的每个残缺数据点的初始拟合数据包括：将目标监测项目的第个监测数据记为，目标监测项目的第个监测数据的采集时刻记为，将目标监测项目的第个监测数据记为，目标监测项目的第个监测数据的采集时刻记为，对于采集时刻区间中包含的若干残缺数据点，根据
监测数据和监测数据对所述残缺数据点进行最小二乘法拟合插值，得到残缺数据点的插值结果，记为采集时刻区间内每个残缺数据点的初始拟合数据
。
[0010]进一步的，所述获得参考监测项目对目标监测项目的影响权重包括：将参考监测项目记为，表示目标监测项目的协变数据集合中第个监测项目，参考监测项目对目标监测项目影响权重的计算方式为：式中为参考监测项目对目标监测项目的影响权重，为参考监测项目与目标监测项目的斜率序列的皮尔逊相关系数，为目标监测项目的协变数据集合中监测项目总数量，为提取符号函数
。
[0011]进一步的，所述获得参考监测项目在目标监测项目的采集残缺时刻的邻域趋势变化程度包括：将参考监测项目记为，表示目标监测项目的协变数据集合中第个监测项目，目标监测项目的第个监测数据的采集时刻记为，目标监测项目的第个监测数据的采集时刻记为，目标监测项目的采集时刻区间之间的第个残缺数据点的采集残缺时刻记为，则参考监测项目在目标监测项目中的第个残缺数据点的采集残缺时刻的邻域趋势变化程度的计算方式为：式中为参考监测项目在目标监测项目中的第个残缺数据点的采集残缺时刻的邻域趋势变化程度，为参考监测项目的监测数据的均值，表示基准数据点；表示在采集时刻区间内第个残缺数据点的采集残缺时刻的分析邻域下的第个监测数据，和分别表示目标监测项目与参考监测项目的采集周期；在参考监测项目中选取与采集残缺时刻距离最近的监测数据，记为基准数据点；选取包括参考监测项目的基准数据点在内的左侧个监测数据，以及参
考监测项目的基准数据点右侧个监测数据，作为残缺数据点的分析邻域
。
[0012]进一步的，所述获得目标监测项目的每个残缺数据点的修正系数包括：将参考监测项目记为，表示目标监测项目的协变数据集合中第个监测项目，将目标监测项目的第个监测数据的采集时刻记为，目标监测项目的第个监测数据的采集时刻记为；式中表示目标监测项目的采集时刻区间中，第个残缺数据点的采集残缺时刻的初始拟合数据的修正系数，表示目标监测项目在目标监测项目中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多轴多通道数控系统运行故障分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：采集若干个监测项目的监测数据并构成多维监测数据，根据监测数据对应的采集时刻获得每个监测项目的采集残缺时刻，采集残缺时刻对应的监测数据记为残缺数据点；将多维监测数据中任意一个监测项目记为目标监测项目；对目标监测数据标准化获得目标监测数据的标准化监测数据，根据目标监测项目的标准化监测数据的斜率获得目标监测项目中每个残缺数据点的斜率，目标监测项目的标准化监测数据的斜率和目标监测项目中所有残缺数据点的斜率构成目标监测项目的斜率序列；根据目标监测项目的斜率序列与标准化多维数据中其他监测项目的斜率序列之间的相关性，获得目标监测项目的协变数据集合；对目标监测项目和其协变数据集合中所有监测项目的残缺数据点插值，获得目标监测项目的每个残缺数据点的初始拟合数据；将目标监测项目的协变数据集合中任意一个监测项目记为参考监测项目，根据目标监测项目和参考监测项目斜率序列获得参考监测项目对目标监测项目的影响权重；根据目标监测项目和参考监测项目在采集残缺时刻的邻域关系，获得参考监测项目在目标监测项目的采集残缺时刻的邻域趋势变化程度；根据参考监测项目的影响权重和所述采集残缺时刻的邻域趋势变化程度，获得目标监测项目的每个残缺数据点的修正系数；根据目标监测项目的残缺数据点的修正系数和初始拟合数据获得目标监测项目的修正拟合值；使用修正拟合值和监测数据获得完整监测数据，利用完整监测数据进行故障检测
。2.
根据权利要求1所述一种多轴多通道数控系统运行故障分析方法，其特征在于，所述获得每个监测项目的采集残缺时刻包括：在目标监测项目的监测数据中，将目标监测项目中第个监测数据的采集时刻记为，将目标监测项目的第个监测项目的采集时刻记为；则在采集时刻区间之间的所有采集时刻记为目标监测项目的采集残缺时刻
。3.
根据权利要求1所述一种多轴多通道数控系统运行故障分析方法，其特征在于，所述根据目标监测项目的标准化监测数据的斜率获得目标监测项目中每个残缺数据点的斜率包括：目标监测项目中第个标准化监测数据记为，则目标监测项目的第个标准化监测数据的斜率的计算方法为：其中，表示目标监测项目的第个标准化监测数据，表示目标监测项目的第个监测数据的采集时刻，表示目标监测项目的第个监测数据的采集时刻；使用标准化监测数据的斜率表示采集时刻区间中的所有残缺数据点的斜率
。4.
根据权利要求1所述一种多轴多通道数控系统运行故障分析方法，其特征在于，所述获得目标监测项目的协变数据集合包括：
将除目标监测项目以外的任意一个监测项目记为监测项目，计算目标监测项目的斜率序列和监测项目的斜率序列的皮尔逊相关系数，预设协变阈值，当目标监测项目和监测项目的斜率序列的皮尔逊相关系数满足时，记监测项目为目标监测项目的协变监测项目；目标监测项目的所有协变监测项目构成目标监测项目的协变数据集合
。5.
根据权利要求1所述一种多轴多通道数控系统运行故障分析方法，其特征在于，所述获得目标监测项目的每个残缺数据点的初始拟合数据包括：将目标监测项目的第个监测数据记为，目标监测项目的第个监测数据的采集时刻记为，将目标监测项目的第个监测数据记为，目标监测项目的第个监测数据的采集时刻记为，对于采集时刻区间中包含的若干残缺数据点，根据监测数据和监测数据对所述残缺数据点进行最小二乘法拟合插值，得到残缺数据点的插值结果，记为采集时刻区间内每个残缺数据点的初始拟合数据
。6.
根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子恒，张启甲，秦峰，张士银，王文奇，蒋雷，李广冉，王太勇，
申请(专利权)人：山东山森数控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：